csmacd協(xié)議性能分析方法的研究本科論文-資料下載頁
2025-05-30 01:00本頁面
【正文】 太網(wǎng)一種理想化的狀態(tài)時假定以太網(wǎng)上的各發(fā)送數(shù)據(jù)都不會產(chǎn)生碰撞（這顯然已經(jīng)不屬于CSMA/CD了），并且能夠非常有效地利用網(wǎng)絡(luò)的傳輸資源，即總線一旦空閑就有某一個站立即發(fā)送數(shù)據(jù)。這樣幀發(fā)送數(shù)據(jù)的占用信道的時間是，而幀本身的發(fā)送時間是T0。于是我們可計算出極限信道的利用率為： （415）雖然實(shí)際的以太網(wǎng)不可能有這樣高的極限信道利用率，但公式（415）指出了只有當(dāng)參數(shù)偽遠(yuǎn)小于1才能得到盡可能高的極限信道利用率。反之，若參數(shù)α遠(yuǎn)大于1（即每發(fā)生一次碰撞，就要浪費(fèi)相對較多的傳輸時間），則極限信道利用率就遠(yuǎn)小于1，而實(shí)際的信道利用率就更小了。本文采用，MATLAB 2009RC 對CSMA/CD性能分析從而得出直觀的展示出各種參數(shù)對CSMA/CD性能的影響。約定τ為端到端時延，C為數(shù)據(jù)發(fā)送速率，L為發(fā)送數(shù)據(jù)長度，γ為重傳次數(shù)。 幀長與吞吐量關(guān)系的MATLAB分析由公式可以（415）可知越大S就接近1，信道利用率也就越高，設(shè)定仿真條件為τ=5ms，C=64[kbit/s],?=3,=256bit，=512bit，=1024bit。但L的長度不是無線增大的，如果L過大會出現(xiàn)這樣一種情況。當(dāng)一個站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時由于L過長變得很大，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的其他站點(diǎn)必須等待很長一段時間才能發(fā)送數(shù)據(jù)。這種情況和局域網(wǎng)內(nèi)所有站點(diǎn)公平的共享一個信道資源有沖突。所以，在實(shí)際應(yīng)用中L的值一般不會很大通常小于512bit。 不同L下負(fù)載G與S的變化關(guān)系 三種CSMA/CD協(xié)議性能的比較分析=5ms，C=64[kbit/s],L=1024bit,γ=3時三種CSMA/CD的性能有所差異。在輕負(fù)載下I堅持CSMA/CD協(xié)議優(yōu)于其他兩種協(xié)議。P堅持CSMA/CD在負(fù)載變化比較大的情況下較優(yōu)，它能有效平衡負(fù)載，但由于P堅持協(xié)議控制復(fù)雜，很大程度上限制了它的使用。實(shí)際中用得最多的是I堅持型CSMA/CD協(xié)議。 三種CSMA/CD協(xié)議的性能比較從上圖的仿真結(jié)果來看三種協(xié)議在低負(fù)載下有較好的吞吐量，但在高負(fù)載下他們的吞吐量急劇下降最后趨于零。這樣高負(fù)載情況就很容易造成網(wǎng)絡(luò)擁堵在最壞情況下S=0，網(wǎng)絡(luò)喪失通信功能。所以在選擇通信協(xié)議時應(yīng)該注意各種協(xié)議的使用范圍，以便網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)化。，傳輸速率增加S急劇下降。從圖中可以看出當(dāng)C=64kbit/，但當(dāng)C=256kbit/。在CSMA/CD協(xié)議中隨著速度的提高，大量的時間被浪費(fèi)在碰撞的檢測上。由公式（415）可知τ不變，而變小導(dǎo)致S也跟著變小。隨著光纖通信，計算機(jī)技術(shù)，多媒體技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為信息處理的一個重要瓶頸。例如，支持多媒體及可視化計算機(jī)的基本要求是100Mb/s網(wǎng)絡(luò)；傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的骨干網(wǎng)也需要高速網(wǎng)絡(luò)。 傳輸速率對CSMA/CD的影響在信息化高速發(fā)展的環(huán)境下，CSMA/CD存在著很大的缺點(diǎn)。例如CSMA/CD協(xié)議有很大一部分時間花在沖突檢測上，傳輸速率不可能太高，隨著用戶的不斷增加會導(dǎo)致沖突的增加吞吐量下降。各種技術(shù)的高速發(fā)展對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸速度的要求也越來越高，CSMA/CD已不可能勝任這些高速傳輸任務(wù)。CSMA/CD是一種半雙工通信同一時間只能接受和發(fā)送，會導(dǎo)致沖突的增加。為了改變CSMA/CD只能同時接受或發(fā)送導(dǎo)致S下降的情況，我們可以加信道變?yōu)榘l(fā)送信道和接收信道這樣沖突量會大量減少，S會大大增加。CSMA/CD變成了全雙工通信時有個問題還是沒解決就是沖突，局域網(wǎng)內(nèi)的占用了大量的時間導(dǎo)致S不可能變得很高，交換式Ethernet的出現(xiàn)很好的解決了CSMA/CD協(xié)議中的沖突問題，也使局域網(wǎng)的速度有了質(zhì)的提升。目前局域網(wǎng)的普遍使用的是100Mb/s以太網(wǎng),千兆以太網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成熟現(xiàn)在正開始在局域網(wǎng)中普及。沒一種技術(shù)在特定的時代出現(xiàn)解決特定的問題，隨著時代的發(fā)展新的技術(shù)必然取代舊的技術(shù)。但沒一種技術(shù)不是憑空產(chǎn)生的它必是在上一代技術(shù)的基礎(chǔ)上加以革新發(fā)展而來的。雖然技術(shù)在革新但在快速以太網(wǎng)中MAC層仍然使用CSMA/CD這也是為了很好的兼容上一代技術(shù)的結(jié)果。 結(jié) 論通過三個多月的努力，在老師與同學(xué)們的指導(dǎo)幫助下，CSMA/CD性能分析終于得以完成。本文對CSMA/CD協(xié)議性能的分析主要圍繞吞吐量與通過量之間的關(guān)系而展開的。本次分析主要采取以下步驟：一 建立CSMA/CD協(xié)議的分析模型，二 對CSMA/CD進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，三對分析結(jié)果進(jìn)行仿真并繪制仿真圖。在對CSMA/CD進(jìn)行分析的過程中主要采取了兩種不同的分析方式，一是不限用戶模型的分析方式，另一個是有限用戶的分析方式。本文采用的分析工具主要是MATLAB。MATLAB語言是高度智能化的編程語言，具有編程簡單，圖形化高的特點(diǎn)特別適合CSMA/CD的性能仿真。這也是本次選擇MATLAB作為CSMA/CD分析工具的原因。在本次論文的寫作過程中也遇到了很多的困難，發(fā)現(xiàn)了自己的許多不足。首先對數(shù)學(xué)掌握不深，很多知識必須重新學(xué)過。其次，對CSMA/CD知識掌握不夠，在分析過程中走了很多的彎路。另外一個難題就是資料的匱乏，正如前面所講到的那樣CSMA/CD現(xiàn)今很少有人去研究它了，很多書籍對相關(guān)知識只是一筆帶過，所以，很多工作都必須重頭開始。雖然有很多困難，但在解決困難的過程中也使自己的解決能力得到提升，不僅鞏固了已學(xué)的知識還學(xué)到了不少新知識，這才是最重要的。 參考文獻(xiàn)[1]何靜,馬賽紅.Ⅰ堅持型CSMA/CD性能分析的一種方法[J].，第17卷第2期:248~249[2]毛秀偉，[J].，第24卷 第8期:162~163[3]／CD性能分析[J].，第23卷,第2期:69~70[4]金順福.《基于1堅持指數(shù)退避算法的時隙CSMA／CD協(xié)議的排隊模型的建立與分析》[J].:52~54[5]薛慶水，劉培玉，王新華，[J].: 83~84[6]鄭麗莉，趙東風(fēng)，[J].:307~308[7]梁平原，[J]. 期:78~79[8]（第五版）[M].北京:電子工業(yè)出版社，2009年:81~83[9]劉少亭,盧建軍,[M].北京::135~137[10]周賢偉，黃旗明，[M].北京::57~59[11][M].北京::27~30[12]孫建東，[M].:140~148[13]Michael ,Willian . Computer Communications and Networking Technologies[M].北京::272~273[14] Packet System with and without Slots and Capture. put. Commun. ,Rev. ,vol. 5 . 1975. 4:43~45[15]Stefan Mangold,Sunghyun Choi，Guido R Hiertz，et of IEEE for QDS support in wireless LANs[J]．IEEE Wireless cmamunications,:40~50． 謝 辭 在本次論文完成之際，謹(jǐn)向我的指導(dǎo)老師杜忠昀老師致以衷心的感謝。在此次論文寫作過程中得到了杜老師認(rèn)真細(xì)心的指導(dǎo)。在寫作過程中遇到很多困難，例如專業(yè)及數(shù)學(xué)知識的匱乏，論文格式的不規(guī)范，如何開題，如何搜索參考文獻(xiàn)等。每次遇到困難時都得到了老師的幫助和鼓勵。杜老師給我講解了很多CSMA/CD的相關(guān)知識，也給了我很多相關(guān)的資料。在老師的幫助之下使我迅速掌握了CSMA/CD的相關(guān)的知識，順利的完成了論文的寫作。可以說沒有老師的幫助我的論文是不可能完成的，這里再次向杜忠昀老師表示衷心的感謝。
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